[發(fā)明專利]抑制單臂鬼成像離焦模糊的二次成像方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510355903.6
• 申請日: 2015-06-24
• 公開（公告）號: CN105023247B
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張聞文;張偉良;陳錢;顧國華;何偉基
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心32203
• 代理人: 唐代盛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種抑制單臂鬼成像離焦模糊的二次成像方法。

背景技術(shù)

鬼成像，又稱強度關(guān)聯(lián)成像，是一種建立于光場強度漲落的非局域成像方法。它不同于傳統(tǒng)的點對點成像方式，可以減弱大氣湍流等惡劣天氣條件的影響而獲得相對較清晰的圖像。在1995年P(guān)ittman等人使用糾纏光源得到了第一張量子效應(yīng)的鬼成像。2002年，Bennink等人不依賴于糾纏光源，而是在經(jīng)典光場所產(chǎn)生的鬼成像，引發(fā)激烈爭論。爭論指出由于雙光子光場的波函數(shù)傳播行為與熱輻射相關(guān)函數(shù)的相干性的相似性，部分相干光的鬼成像理論分析表明，經(jīng)典光場(贗熱光場)也可以實現(xiàn)雙光子糾纏源產(chǎn)生的鬼成像實驗。2006年，Scarcelli等人認為熱光場實現(xiàn)的鬼成像并不是基于經(jīng)典光場中兩束光的強度關(guān)聯(lián)，而是基于非局域雙光子的干涉量子力學(xué)描述。為了獲得定量比較，2008年B.I.Erkmen等人引進了一個高斯?fàn)顟B(tài)模型，該理論涵蓋了贗熱光場鬼成像和雙光子糾纏源鬼成像，以及用經(jīng)典相位敏感光實現(xiàn)的鬼成像。之后，熱光場散斑關(guān)聯(lián)的解釋，誕生了計算式“鬼”成像(1.Jeffrey H.Shapiro,Computational ghost imaging.The American Physical Society,2008,78,061802)。

Yaron Bromberg等人在Ghost imaging with a single detector一文中展示了離焦模糊的實驗結(jié)果，并提出探測深度分辨的概念，指出參考臂與測量臂距離不一致時會出現(xiàn)離焦模糊的效應(yīng)(2.Yaron Bromberg,Ori Katz,and Yaron Silberberg,Ghost imaging with a single detector.The American Physical Society,2009,79,053840)，但遺憾的是未提及如何消除它。在單臂鬼成像的成像過程中，很難保證參考臂的衍射距離與測量臂剛好一致，所以出現(xiàn)離焦模糊效應(yīng)是很常見的。隨著參考臂與測量臂距離差距增大，圖像表現(xiàn)的也就越加的模糊。目前針對離焦模糊的處理方法主要是事后的盲復(fù)原法(3.Soon-Yong Park,An image-based calibration technique of spatial domain depth-from-defocus.Pattern Recognition Letters,2006,27,1318-1324)，但是由于鬼成像結(jié)果噪聲點太多以及成像方法的獨特性，這種方法很難奏效。還有人提出采用參考臂距離的不斷嘗試來獲得最為清晰像的方法，實際運算量過大，過于繁瑣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種抑制單臂鬼成像離焦模糊的二次成像方法，能夠在未知待成像目標(biāo)距離的情況下，實現(xiàn)目標(biāo)圖像較為清晰的重建，減弱甚至避免離焦模糊效應(yīng)的出現(xiàn)。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種抑制單臂鬼成像離焦模糊的二次成像方法，步驟如下：

(1)低分辨率隨機光場的設(shè)置，即在確定好待成像的物體目標(biāo)后，將光束打向已調(diào)制為低分辨率隨機矩陣的空間光調(diào)制器，并由SLM表面反射后形成人為調(diào)控的低分辨率隨機光場，經(jīng)大氣衍射傳播到達目標(biāo)處；

(2)測量光場及參考光場的確定，即物體目標(biāo)處的光束受到反射或透射作用形成的測量光場，直接被桶狀探測器(光電轉(zhuǎn)換器件)接收后產(chǎn)生了光電流形式的能量值，而參考光場則是基于菲涅爾—惠更斯衍射定理，以空間光調(diào)制器的低分辨率隨機矩陣為原始輸入并通過快速傅里葉變換的方法計算得到；

(3)模糊圖像的第一次重建，即對步驟(2)所確定的測量光場能量值以及參考光場做出進一步的二階關(guān)聯(lián)函數(shù)運算而獲得目標(biāo)的模糊圖像；

(4)模糊圖像的處理，即對第一次重建的模糊圖像進行閾值分割、頻域低通濾波處理后，使其成為具有灰度等級劃分的分布圖像；

(5)疊加分布圖像的高分辨率隨機光場的調(diào)制，即對輸入空間光調(diào)制器的隨機矩陣做出以下設(shè)置：首先，產(chǎn)生高分辨率的隨機矩陣；其次，以矩陣的點積形式將高分辨率隨機矩陣的各個點乘上步驟(4)所得分布圖像的對應(yīng)點，使得矩陣攜帶部分目標(biāo)信息；最后，光束打向空間光調(diào)制器表面反射后會形成疊加分布圖像的高分辨率隨機光場；